科学史上著名公案

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高中生物课上令人印象最深刻的部分，大概就是孟德尔通过做豌豆杂交实验发现了遗传学定律。不同品种的豌豆有一些不同的特征，生物学上叫做“性状”，例如种子的形状有些是圆的，有些是皱的。孟德尔把圆种子的豌豆与皱种子的豌豆杂交，得到的后代(第一子代)的种子全部是圆种子，而没有皱种子。像圆种子这种总是表现出来的性状被称为显性，而皱种子这种被掩盖住的性状叫隐性。那么隐性性状有没有完全消失了呢?没有。让第一子代自相杂交，得到的第二子代，又同时有圆种子和皱种子。

孟德尔据此提出，每一个性状是由两个因子(也就是后来说的“基因”)决定的。它们可能相同(叫做纯合体)，也可能不同(叫做杂合体)。比如种子形状这个性状，有决定圆形的基因R，还有决定皱形的基因r0在亲代，所有圆种子植株的基因型为RR，所有皱种子植株的基因型为rr，都是纯合体。第一子代的性状虽然都是圆种子，但其基因型却是Rr，是杂合体。在第二子代，同时有圆种子和皱种子，皱种子檀株都是纯合体rr但是圆种子植株可能是纯合体RR1，也可能是杂合体Rr。

以上所述是帮助大家回忆在高中生物课上学到的内容。当时你有没有想过。在孟德尔的时代，没法测定基因，他是怎么知道第二子代的圆种子植株哪个是纯合体，哪个是杂合体呢?只能是继续把实验做下去，不过这次不能杂交，而要自交：让植株白花授粉，如果某个圆种子植株自交后结的种子全是圆种子，那这个植株就是纯合体，如果出现了性状分离，结的种子既有圆的，又有皱的，那就是杂合体。理论上，第二子代圆种子植株中杂合体与纯合体的比例应是2：1。

孟德尔共研究了7对性状，其中2对性状(种子形状和子叶颜色)只要看看结的种子就可以分清，但是剩下的5对性状(例如茎的高矮)却必须把种子种下去，让植株生长、成熟才能知道。也就是说，对这些性状的植株还要培育出第三子代。由于田地有限，孟德尔在这5个显性性状的第二子代中各挑了100株做实验，每株培育10株后代进行验证。其中有1个性状的实验结果不理想，他对之重复做了实验。这样合起来他共对600株第二子代做了实验。根据第三子代的结果，他断定其中有399株是杂合体，201株是纯合体，非常接近2：1的理论值。

1866年，孟德尔把他的实验结果写成在当地学术期刊上，未能引起学术界的注意。直到1900年，孟德尔的论文才被重新发现，引起了一场革命，遗传学从此诞生。1936年，群体遗传学创建者之一、英国著名遗传学家和统计学家费歇发表了一篇著名的论文――《孟德尔的工作是否已被重新发现?》，根据孟德尔论文记载的实验数据，用一种叫卡方测验的统计学方法进行验证，发现孟德尔的数据好得令人起疑。更令人起疑的是有的数据符合的是错误的理论值，疑点最大的就是上述实验。孟德尔是根据10株第三子代的性状来推断第二子代的基因型，但是这个方法并不完全可靠。孟德尔没有想到的是，即使某株第二子代是杂合体，它的10株后代也有可能很偶然地全都是只表现出显性性状的杂合体，从而错误地推断它为纯合体。发生这种错判的概率是0.0563(1株是杂合体的概率为0.75，10株都是杂合体的概率是0.75的10次方，即0.0563)。因此，用孟德尔的方法做实验，由于样本太小，会有一定的误差，一小部分杂合体会被误判为纯合体。由此得到的杂合体与纯合体的比例应是大约1.7：1，而不是2：1。因此费歇认为孟德尔报告的数据是不真实的，是为了凑2：1的理论值而编造的。费歇倒不认为是孟德尔本人造假，只是猜测孟德尔的助手在为孟德尔做统计时，为了取悦孟德尔而给了他预料中的数据。但是并无证据表明孟德尔让别人为他做统计，费歇的猜测不过是为尊者讳罢了。

费歇的指控在遗传学界挑起了一场持续至今的大论战，70年来在学术期刊上发表的争论文章至少有二十几篇。一开始，是认为孟德尔实验有假的一方占优势，有的甚至猜测孟德尔(或其助手)是怎么造假的：在统计实验结果时算到想要的数据就不再往下算了，尽管孟德尔在论文中明确声明他统计了所有的样本。有一位细心的研究者根据孟德尔论文中统计的植株和种子数目，计算出平均每株植株结的种子数，认为太少了，以此来证明孟德尔并没有统计所有的种子。但是随后又有人指出，在孟德尔的时代，还没有用化肥增产，那个平均种子数很正常，有同时代其他人的实验结果为证。

这场争论把群体遗传学的另一位创建者、美国著名遗传学家和统计学家怀特也给卷了进来。1966年，怀特在一篇论文中虽然基本同意费歇的计算结果，但是详细列举了几条理由说明这个计算结果不能说明孟德尔(或其助手)造假。此后，为孟德尔辩护的一方逐渐多了起来，并成了主流意见。直到2007年3月，美国《遗传学》杂志还发表了一篇为孟德尔辩护的文章。

为孟德尔辩护的学者不少，但理由却大不相同。有的同意孟德尔的实验数据的确有问题，但是并非有意造假造成的，而是来自无意的主观偏差。某些豌豆性状并不是很容易区分的，比如某粒种子的形状该算是圆的还是皱的，有时就不太好说，碰到这种模糊状况，孟德尔可能下意识里就往有利于实验结论的方向统计。另一种可能是，孟德尔或许做过几次实验，而只报告他认为是最好的结果。这些做法在今天看来也许不太规范，但并非有意造假。有的则干脆试图费歇的计算结果，或者认为他滥用了卡方测验，说卡方测验不能用于验证数据是否造假；或者认为他误解了孟德尔实验的细节，得出了错误的计算结果。

这些讨论涉及比较专业的遗传学和统计学知识，我不想在此做详细的介绍。我只想指出两点：第一，孟德尔在论文中提到。他对某次实验结果不满意，做了重复实验，并报告了两次实验的结果。正如怀特指出的，如此诚实可不像一个造假者所为。第二，在1900年－1909年，有6名遗传学家重复了孟德尔的豌豆实验，发现结果完全相符。

虽然现在学术界的主流意见认为孟德尔的实验结果是可信的，但是有关孟德尔造假的说法仍然在大众媒体上广为流传。国内外一些反科学人士更是对此大做文章，鼓噪孟德尔“‘制造’统计规律”，声称“孟德尔定律过于简单化和理想化”，警告我们“不可把科学理论看得过于神圣”。退一步说，即使孟德尔实验结果有假，可不等于他发现的遗传定律是假的。遗传定律早已被后人的无数实验结果所证实了。那些反科学的论调既缺乏科学常识，也违背了基本的逻辑。

(盛文娟括函)孟德尔(1822年～1884年)出生于捷克摩拉维亚(当时属奥地利)的一个农民家庭，从小就在家里帮助父亲嫁接果树，在学习上已经表现出非凡的才能。1844年～1848年。孟德尔在布隆大学哲学院学习神学，曾选修迪博尔(1770年～1859年)讲授的农学、果树学和葡萄栽培学等课程。1848年在维也纳大学期间，孟德尔先后师从著名物理学家多普勒(1803年～1853年)、物理学家埃汀豪生和植物生理学家翁格尔(1800年～1870年)，这三个人对他的科学思想无疑产生了很大影响。当时大多数科学家所惯用的方法是培根式的归纳法，而多普勒则主张，先对自然现象进行分析，从分析中提出设想。然后通过实验来进行证实或否决。埃汀豪生是一住成功地应用数学分析来研究物理现象的科学家，孟德尔曾对他的大作《组合分析》仔细拜读。孟德尔后来做的经典的豌豆实验，能坚持正确的指导思想，成功地将数学统计方法用于杂交后代的分析，与这两位杰出物理学家不无关系。

通过翁格尔，孟德尔了解了盖尔特纳的杂交工作。盖尔特纳是一位经济富裕的科学家，他能不受拘束地在自己的花园内实施有性杂交的宏伟计划，曾用80个属700个种的植物，进行了万余项的独立实验，从中产生了258个不同的杂交类型，这些成果都记录在1849年出版的盖尔特纳的著作《植物杂交的实验与观察》中，达尔文和孟德尔都曾仔细地读过这本书。孟德尔读过的书至今还保存在捷克布隆的孟德尔纪念馆内，书中遍布记号和批注，有的内容正是以后孟德尔的实验计划里的组成部分。由此可见，一个伟是的科学思想的形成绝非偶然。

至此。孟德尔遗传学的重大发现，拉开了20世纪人类解开遗传之谜的序幕。